清华版：《材料科学基础》课程电子教案（PPT课件）材料科学基础绪论

材料科学基础广德国科学家最近开发出了结构与人体内的骨骼类似的钛发泡材料，这种材料的柔韧度和刚性均与人体骨骼类似，非常适合用作骨骼植入材料。传统的骨骼植入材料虽然可以起到保护磨损过度的骨骼的作用，但是由于韧性和刚度不足，因此无法起到促进骨骼周围组织生长的效果而新发明的钛发泡材料则采用泡沫状结构，这种结构与人体骨骼的多孔结构非常类似。制作时则采用了粉末冶金成型工艺，将磨细的钛粉末与粉末结合材料使用特殊的溶液良好地混合在一起，组成PU发泡结构。负责研究的科学家表示：“这种钛发泡材料的机械性能与人体骨骼非常类似。在增加耐久性与减小硬度的两个目标之间取得了良好的平衡。”而骨科医生则可以更有效地利用这种材料对骨病患者进行治疗

材 料 科 学 基 础 — 杜 广 芬 德国科学家最近开发出了结构与人体内的骨骼类似的钛发泡材料，这种材料的柔韧度和刚性均与人体骨骼类似，非常适合用作骨骼植 入材料。传统的骨骼植入材料虽然可以起到保护磨损过度的骨骼的作用，但是由于韧性和刚度不足，因此无法起到促进骨骼周围组织 生长的效果。 而新发明的钛发泡材料则采用泡沫状结构，这种结构与人体骨骼的多孔结构非常类似。制作时则采用了粉末冶金成型工艺，将磨细 的钛粉末与粉末结合材料使用特殊的溶液良好地混合在一起，组成PU发泡结构。 负责研究的科学家表示：“这种钛发泡材料的机械性能与人体骨骼非常类似。在增加耐久性与减小硬度的两个目标之间取得了良好 的平衡。”而骨科医生则可以更有效地利用这种材料对骨病患者进行治疗

名次学校名称专业星级所在地区地区排名北京清华大学8星级11材料专业排名哈尔滨工业27星级黑龙江1大学武汉理工大湖北7星级21学北京科技大北京7星级22学上海交通大上海7星级21学湖南中南大学7星级21西北工业大陕西7星级71学北京大学北京7星级37西安交通大6星级陕西29学浙江大学6星级浙江91华南理工大广东6星级91学辽宁东北大学126星级1天津12天津大学6星级1

材料专业排名 名次 学校名称 专业星级 所在地区 地区排名 1 清华大学 8星级 北京 1 2 哈尔滨工业 大学 7星级 黑龙江 1 2 武汉理工大 学 7星级 湖北 1 2 北京科技大 学 7星级 北京 2 2 上海交通大 学 7星级 上海 1 2 中南大学 7星级 湖南 1 7 西北工业大 学 7星级 陕西 1 7 北京大学 7星级 北京 3 9 西安交通大 学 6星级 陕西 2 9 浙江大学 6星级 浙江 1 9 华南理工大 学 6星级 广东 1 12 东北大学 6星级 辽宁 1 12 天津大学 6星级 天津 1

2017-3-24SCIENCE传统的金属而言，缩小晶粒尺寸时会实现一定的强化，即为细晶强化机制，然而此规律对而言，一些合金在达到某些纳米级晶粒尺寸后却会出现失效，即晶粒出现软化。卢柯院士研究组发现纳米晶金属中的塑形变形机制及其硬度可通过调节晶界的稳定性实现。他们利用电沉积获得纳米晶Ni-Mo合金，当晶粒尺寸在10纳米以下时由于晶界调控过程而出现软化，但通过弛豫和Mo卢村，男，汉族，生于1965年5月，九偏析使晶界稳定后，纳米晶样品则三学社社员。著名材料科学专家，中国实现超高硬度，塑形变形机制则由科学院院士，中国科学院全属研究所原新出现的外延局部位错进行调控。所长研究员，上海交通大学材料科学由此可见除晶粒尺寸，晶界稳定性与工程学院院长。主要从事金属纳米材提供了另一晶粒强化机制，为产生料及亚稳材料等研究。具有特殊性的新型纳米晶金属提供贡献：非晶晶化法制备纳米材料的始创理论基础。者及纳米晶铜超塑性和超强度的发现

2017-3-24 SCIENCE 传统的金属而言， 缩小晶粒尺寸时， 会实现一定的强化，即为细晶强化 机制，然而此规律对而言，一些合 金在达到某些纳米级晶粒尺寸后却 会出现失效， 即晶粒出现软化。卢 柯院士研究组发现纳米晶金属中的 塑形变形机制及其硬度可通过调节 晶界的稳定性实现。他们利用电沉 积获得纳米晶Ni-Mo合金，当晶粒 尺寸在10纳米以下时由于晶界调控 过程而出现软化，但通过弛豫和Mo 偏析使晶界稳定后，纳米晶样品则 实现超高硬度，塑形变形机制则由 新出现的外延局部位错进行调控。 由此可见除晶粒尺寸，晶界稳定性 提供了另一晶粒强化机制，为产生 具有特殊性的新型纳米晶金属提供 理论基础。 卢柯，男，汉族，生于1965年5月，九 三学社社员。著名材料科学专家，中国 科学院院士，中国科学院金属研究所原 所长、研究员，上海交通大学材料科学 与工程学院院长。主要从事金属纳米材 料及亚稳材料等研究。 贡献：非晶晶化法制备纳米材料的始创 者及纳米孪晶铜超塑性和超强度的发现

材料的结构宏观结构*微观结构*

4 材料的结构  宏观结构  微观结构

1.2不同加工方法的工件组织与性能(b）铸态(a）轧态

5 1.2不同加工方法的工件组织与性 能

常用的加工工艺熔融金属模型成品型芯(a)砂模6

6 常用的加工工艺：

常见的加工工艺T金属模压力H压铸(b)金属模C

7 常见的加工工艺：

常见的加工工艺熔融金属蜡型陶瓷熔蜡(d）熔模铸造

8 常见的加工工艺：

常见的加工工艺：典型塑性加工(e)模型锻造(a)轧制(b)挤压(c)拉丝(d)自由锻造()薄板冲压

9 常见的加工工艺：典型塑性加工

材料的分类(1)金属材料延展性、导电性。具有金属的特性，如光泽、！(2)电子材料一具有特定的电性（如导体、半导体、绝缘性）、磁性（永久或暂时）、光性（透明、不透明、发光）等的材料。(3)陶瓷材料一传统的陶瓷为砖、百瓦、花瓶等，精密陶瓷则多用人工如火花塞的陶瓷、锁铁氧磁体等合成的材料制成，真有特定功能，精密陶瓷通常是氧化物、氮化物、硒化物、碳化物、氟化物、硼化物等所制成。4)高分子材料由碳、氢、氧、或卤素等为主所形成的材料。-(5)复合材料由上述两种以上所形成的材料，如金属与陶瓷、高分子与陶瓷等的复合体10

1 0 材料的分类 (1)金属材料 - 具有金属的特性，如光泽、延展性、导电性。 (2)电子材料 - 具有特定的电性（如导体、半导体、绝缘性）、磁性 （永久或暂时）、光性（透明、不透明、发光）等的材料。 (3)陶瓷材料 - 传统的陶瓷为砖、瓦、花瓶等，精密陶瓷则多用人工 合成的材料制成，具有特定功能，如火花塞的陶瓷体、钡铁氧磁体等。 精密陶瓷通常是氧化物、氮化物、硒化物、碳化物、氟化物、硼化物 等所制成。 (4)高分子材料 - 由碳、氢、氧、或卤素等为主所形成的材料。 (5)复合材料 - 由上述两种以上所形成的材料，如金属与陶瓷、高分 子与陶瓷等的复合体